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GlobalFoundries : 12nm, 7nm et EUV
GlobalFoundries confirme son process 7nm pour 2018
Premières puces en 7nm pour… IBM !
GlobalFoundries : 12nm, 7nm et EUV
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Nos confrères d'Anandtech ont publié une (longue) interview de Gary Patton , l'actuel CTO de GlobalFoundries. Son nom vous est peut être familier dans un autre contexte, il était auparavant en charge du R&D semiconducteurs chez IBM et plus globalement de l'alliance "Common Platform" qui liait IBM, GlobalFoundries et Samsung.
L'alliance n'est plus, l'activité semi d'IBM a été repris par GlobalFoundries (avec la transition des équipes techniques) et si GlobalFoundries et Samsung ont "partagé" le 14nm, c'est avant tout parce que GlobalFoundries avait raté son développement interne et adopté sous licence le process de Samsung. Comme nous avions eu l'occasion de vous l'indiquer, ce partenariat n'a pas duré, les relations entre GlobalFoundries et Samsung ayant été excessivement mauvaises.
En récupérant l'activité d'IBM, GlobalFoundries a récupéré un process 7nm en cours de développement et c'est celui ci qui sera utilisé par la société (voir cet article d'une interview précédente). Sur ce point, Gary Patton a confirmé les détails donnés précédemment, à savoir une version optique avant l'introduction en cours de node de l'EUV sur certaines couches (la méthode adoptée également par TSMC).
Pour l'EUV Gary Patton dit d'ailleurs ne plus avoir de doutes : le taux de disponibilité des machines serait aujourd'hui à 75% (avec pour objectif d'atteindre 85%) et la source lumineuse 250W semble être prête également côté ASML. La question du pelliculage des masques reste le gros frein même si des progrès ont été notés.
Dans ce slide de l'été dernier de Gary Patton, le pelliculage créait une atténuation de plus de 30% de la source lumineuse, et uniquement avec des sources lumineuses de moins de 205W. Aujourd'hui des matériaux semblent avoir été trouvés pour tenir 250W, et l'atténuation ne serait "que" de 20% ce qui est un net progrès.
La première version du 7nm (sans EUV) est toujours prévue en production volume vers la fin de l'année "ou plus probablement début 2019" ce qui semble être raccord avec ce que l'on a pu entendre jusqu'à présent.
A propos du 12nm qui va être utilisé par les Ryzen+, on sera surpris de voir Gary Patton indiquer que cette variante de 14nm n'est pas encore considérée en production "volume", mais que la production est pour le premier trimestre (les Ryzen+ sont attendus dès la mi-avril sur ce process). L'interview confirme des modifications principalement sur le passage 9T vers 7.5T et des améliorations sur le BEOL par rapport au 14nm.
L'interview dont l'on vous recommande la lecture balaye de nombreux autres sujets. On appréciera particulièrement la candeur du CTO en début d'interview sur les problèmes d'exécution de GF les année passées, si l'on lit entre les lignes il semble que le retard sur le 7nm soit assez léger (l'année dernière, GF avait indiqué s'attendre a voir des produits courant 2018 ce qui nous avait paru optimiste) et cohérent avec l'annonce d'un "Vega 7nm" vers la toute fin d'année.
GlobalFoundries confirme son process 7nm pour 2018
GlobalFoundries vient par un communiqué de presse de confirmer le "lancement" de son process de fabrication 7nm pour 2018. Il s'agira cette fois ci d'un process propre à GlobalFoundries, on vous rappellera que la société, après des errements internes, avait décidé de s'offrir le process de Samsung pour le 14nm par le biais d'un accord historique. Les relations entre les deux sociétés, à ce qui nous a été rapporté, ont été tout sauf bonnes et la collaboration "complexe".
A l'époque, lorsque GlobalFoundries s'était lancé dans ce partenariat, c'était avant tout pour compenser le désengagement de plus en plus marqué d'IBM qui partageait jusqu'ici le développement de ses process avec GlobalFoundries et Samsung au sein de la Common Platform. Depuis, la société a récupéré l'activité d'IBM, des brevets, et surtout ses ingénieurs (qui avaient travaillés avant le rachat sur des process 7nm EUV).
Aujourd'hui pour ce 7nm, il s'agit bien d'un process basé sur les technologies d'IBM, nos confrères de SemiWiki ont d'ailleurs pu s'entretenir avec Gary Patton (à l'époque en charge du côté technique de l'activité semi d'IBM et aussi de la Common Platform, aujourd'hui CTO de GF) sur le sujet.
Les détails techniques restent assez légers dans l'annonce, on sait qu'il s'agit d'un process FinFET à lithographie "classique", avec l'option d'une introduction de l'EUV en cours d'exploitation. Le process portera le nom de 7LP, qui ne signifie pas "Low Power" mais "Lead Performance" et serait taillé avant tout pour les grosses puces. Dans sa plaquette commerciale (PDF) , la société met en avant les marchés serveurs, les CPU et GPU et également les puces mobiles haut de gamme. Pas de surprise étant donné qu'AMD et IBM sont deux clients clefs de la société, mais le fondeur tente de se démarquer de TSMC dont les process sont considérés, à tort ou à raison, comme optimisés spécifiquement pour les besoins d'Apple.
La société annonce une densité un peu plus que doublée par rapport au 14nm sans s'appesantir dans les détails. Côté performances GlobalFoundries évoque 40% de performances supplémentaires à puissance égale, ou une consommation de 60% inférieure à fréquence égale. On trouve même une bien vague mention de "5 GHz" que l'on évitera de trop interpréter ! Côté coûts, à nombre de transistors équivalent, on obtiendrait une baisse de 30% par die par rapport au 14nm.
Du côté de la disponibilité, la société indique que la production risque démarrera sur la première moitié 2018 et que l'on pourrait voir des "produits clients" dès cette date. On s'attends un peu plus à ce qu'ils arrivent avec la production en volume, prévue là encore de manière assez large pour la seconde moitié de 2018.
Pour revenir enfin sur la question de l'EUV, Gary Patton a indiqué à nos confrères de SemiWiki qu'il s'attendait à une introduction possible en 2019, sachant que les premières machines EUV dédiées à la production seraient mises en place dans la seconde moitié de cette année. Selon la société, certains problèmes persistent du côté des masques, très complexes à fabriquer. Leur pelliculage, devenu vraisemblablement nécessaire (ASML a tout fait pour l'éviter avant de céder sur la question) pose aussi de gros problèmes en réduisant la puissance de la source lumineuse de 30% (et donc la cadence des machines, un point déjà critique), mais aussi parce qu'aucun matériau n'a été trouvé pour des sources lumineuses de 205 watts (250 watts étant considéré comme la puissance qui sera utilisée par les machines d'ASML en production volume).
On restera donc assez prudents sur cette nouvelle annonce de GlobalFoundries. Si tout semble aller dans le bon sens, particulièrement pour AMD, la question de la disponibilité et des performances réelles reste entière. GlobalFoundries n'a pas non plus brillé ses dernières années par son exécution (on mettra de côté le 14nm) mais l'on peut espérer que l'apport de talents en provenance d'IBM permettra à la société de tenir des délais qui semblent très agressifs. Un produit 7nm chez AMD en 2018, même en toute fin d'année, entérinerait la fin de la domination perçue d'Intel en matière de process de fabrications face au reste de l'industrie.
Premières puces en 7nm pour… IBM !
Alors qu'IBM a revendu son activité fabrication de semi-conducteurs à Global Foundries en octobre dernier (un rachat qui s'est finalisé le premier juillet de cette année), IBM vient annoncer avoir produit une puce de test fonctionnelle en 7nm, une première que rapportent nos confrères d'EETimes .
Si IBM réalise l'annonce, en pratique la puce a été fabriquée dans un centre de recherche du SUNY Polytechnic Institute financé en partie par l'état de New York et divers partenariats privés. Virtuellement toutes les sociétés du milieu participent puisque l'on retrouve dans la liste des sociétés, outre IBM, Intel, TSMC, Samsung, GlobalFoundries ou encore ASML. C'est à cet endroit que l'on retrouve par exemple l'effort de recherche du Global 450mm Consortium qui travaille sur la future transition aux wafers de 450mm (contre 300 actuellement, un mouvement qui a pris un coup d'arrêt ces dernières années).
Avant son rachat, IBM avait annoncé participer à hauteur de 3 milliards (sur 5 années) au développement de futures puces, tandis qu'en début d'année, suite au rachat par GloFo, IBM avait regroupé ses 220 ingénieurs restants sur le site de SUNY sous l'égide « IBM Research ».
Historiquement, IBM a toujours aimé jouer au jeu des annonces et continue ici dans sa tradition. En pratique il s'agit d'une première puce de test qui inclut transistors, cellules SRAM et interconnexions, les blocs essentiels même si, évidemment, on reste cependant très loin de la production en volume.
Les transistors FinFet 7nm vus au microscope
Au-delà de l'effort, on s'intéressera surtout aux choix réalisés par IBM pour son process, qui repose cette fois sur l'EUV. Nous avions eu l'occasion d'en parler, l'EUV va mieux et si une introduction est possible en cours de node pour le 10nm, TSMC et les autres visent une introduction ferme pour le 7nm et de ce côté IBM ne déroge pas.
Plus surprenant, les choix réalisés autour des structures et des matériaux. Alors que l'on s'attend probablement à voir d'autres structures que le FinFet introduites à 10 ou 7nm par Intel, IBM utilise ici des structures FinFet également, la différence s'effectuant sur les matériaux avec le retour du silicium-germanium (SiGe) étiré pour le canal, sur substrat en silicium. Ce n'est pas la première fois que le germanium apparait dans les process, même si aujourd'hui on le trouve principalement dans les process analogiques/radio . L'utilisation du SiGe étiré dans les semi-conducteurs est une innovation d'IBM et il est assez surprenant de le retrouver sur un process si avancé, qui plus est en EUV. D'autant que côté densité, les transistors peuvent être espacés de 30nm ce qui permettrait, par rapport au 10nm qui était en développement par IBM, d'augmenter la densité de 50%.
Développer un process « clef en main » - c'est comme cela qu'il est décrit par IBM qui dit avoir optimisé non seulement l'EUV, le dépôt du SiGe mais aussi les autres étapes du process comme l'interconnexion (BEOL) – ne manque évidemment pas d'ironie mais nos confrères d'EEtimes notent qu'IBM fera profiter logiquement de ses travaux de recherche à GlobalFoundries qui pour rappel dispose d'une exclusivité de 10 années pour la production des processeurs serveurs d'IBM. Nos confrères sous entendent que Samsung pourrait également profiter de ces travaux, en se rappelant aux bons souvenirs de l'abandonnée Common Platform qui liait les trois sociétés.
Rien n'en est cependant moins sur puisque pour rappel, Samsung avait développé son propre process 14 nm sans IBM qui aura au final sauté ce node. Le fondeur coréen avait ensuite partagé son 14nm en intégralité avec GlobalFoundries. Pour le 10nm, IBM avait travaillé également sur son propre process que l'on retrouvera vraisemblablement tel quel chez GlobalFoundries. Les trois sociétés semblent cependant être restées en bons termes et l'on imagine que si la solution 7nm d'IBM est plus intéressante que les efforts développés en internes, ces sociétés continueront de mutualiser leurs efforts pour une éventuelle mise en production, que l'on n'attend pas de toute manière avant 2018 ou 2019. Ce que fera Samsung en 10 nm nous donnera peut-être un indice. Pour l'instant, si le constructeur a montré un wafer 10 nm, et indiqué qu'il s'attend à lancer la production en volume fin 2016, il n'a rien dévoilé sur la technique…
